基于物联网的校园宿舍智能平台的研究

2018-02-28李小孟

电子技术与软件工程 2018年13期

李小孟

摘要进入21世纪以来，教育领域通过实施“校校通”工程、“班班通”工程、 “农远”工程和教育信息化工程，教育信息化建设得到了长足的发展。随着教育信息化的不断深化，教育设备经费的持续投入和教育设备多年累积，学校的教学设备和电器设备规模越来越庞大，这些设备给教学带来便利的同时，也给管理者带来了巨大的困扰。当前校园设备应用管理面临的诸多的实际问题，本文就研究的物联网的校园宿舍智能平台正是基于当前学院对宿舍大量电器设备管理和日常管理实效化、智能化、科学化的实际需要，利用新一代物联网技术和智能感知设备构建校园智能化网络，帮助管理者提升宿舍电器设备使用、维护和管理的效率，实现设备管理及能耗管理的数字化、智能化，决策的科学化，管理的现代化。提高管理者的工作效率、降低管理成本和人工成本。

【关键词】物联网的校园宿舍智能平台

1 背景与意义

随着教育信息化的不断深化，教育设备经费的持续投入和教育设备多年累积，学院的教学设备和电器设备规模越来越庞大，这些设备给教学带来便利的同时，也给学院管理者带来了巨大的困扰。

基于物联网的宿舍楼智能平台建设在全国教育行业属于创新型应用。该系统的建设将大幅提升宿舍日常管理的效率和宿舍电器设备使用和维护效率、大幅降低宿舍电器设备用电量，降低人工管理成本，强化宿舍安全管理及防范，能够促进智能型校园、节能型校园和平安校园的建设。

2 校园宿舍智能管理平台建设内容

2.1 建设内容

校园宿舍智能平台的建设是针对学院宿舍的电器设备控制、电器设备运行状态监控、能耗监测、用电安全、宿舍安防和环境监测等管理需求，实现实效化、精细化、智能化管理。其具体建设内容如下：

（1）实现宿舍电器设备远程和集中智能化控制，弥补管理漏洞，避免人工误操作、减少工作强度、提高管理效率、降低人工成本。

（2）实现电器设备运行状态实时监控和能耗监测，方便管理者实时、全面了解设备运行状况和能耗情况，保证宿舍电器设备能够高效运行，支持决策过程的智能化和科学化，为科学管理和决策提供有效的数据支撑和保障。

（3）实现宿舍用电安全管理，减少用电安全隐患，对宿舍用电管理做到及时准确。

（4）实现宿舍安防监控管理，帮助管理人员实时监控、提前预警、准确定位、及时响应和快速处理。

（5）通过环境监测和智能感知自动触发智能设备做出智能控制和调节。保证电器设备的合理利用，满足节能的需要。

3 技术解决方案

3.1 系统架构

如图1所示，校园宿舍智能平台架构采用国际标准的、先进的物联网无线通信技术标准，融合了无线通信技术、传感技术、信息与网络技术和互联网技术。实现校园物联网全覆盖和设备智能控制。

3.1.1 物联网系统管理平台服务器

部署方式：在校园机房架设物联网系统管理服务器，使服务器联通校园及互联网。

3.1.2 物联网智能网关

部署方式：部署于各楼层宿舍走廊内，根据实际的宿舍布局情况，实现多宿舍共享一物理网关，各物联网关联通校园网及互联网，并能与服务器进行通信。

3.1.3 控制设备

部署方式：根据被控的电器设备及宿舍内实际情况，灵活安装于适当位置，首要考虑设备取电的方式即可。

3.1.4 被控设备和环境

如空调、灯、电源插座等各种电器设备和环境因素。以现有宿舍建设情况为基础，不做变动。

3.1.5 管理终端

部署方式：以现有校园的设备为主，不做特别设备增加，如使用现有的电脑或移动智能终端，即可充当控制终端，安装专业APP软件即可。

3.2 系统应用

如图2所示，每个楼层部署若干个物联网关，使这些物联网关能覆盖整层楼所有宿舍即可，这些物联网关通过网线联通校园网，并能与部署在校园机房的物联网服务器相互通信。其它控制设备分散部署于各個宿舍内，实现对宿舍内灯光、空调、插座等电器设备的控制，及对室内进行环境监测。

根据学院管理功能需求及实际宿舍设备的配备情况，系统平台可实现如下具体功能：

3.2.1 智能控制功能

（1）空调的控制。宿舍管理员可以一键批量控制学生宿舍的所有空调，或分成若干部分分别控制。

宿舍管理员可以需要任意开启或关闭某个宿舍的空调，满足特殊的使用需求，例如，当有学生不舒服在宿舍休息时，宿舍管理员可单独为此宿舍开启空调，避免用电浪费。

根据学院学生的作息时间规律，灵活订制自动控制空调的运行时间段。

可根据环境温度及其它条件，自动控制空调运行。

宿舍管理员可以通过手机、平板、或电脑远程控制空调。

（2）灯光及插座的控制。根据宿舍管理实际需求出发，学生在夜间休息是要关闭照明的，但是为了应对突发情况，又不能切断电源，则应定时统一关闭灯光，示意学生要休息了，但电源有不切断，以防突发情况学院能开灯处理，或夜晚上厕所时能开启卫生间的照明灯。而对于插座部分，又是严格控制，避免学生开台灯熬夜或给电器设备充电发生隐患。

订制运行各电路开启或关闭的时间段。如灯光供电为晚间19：00-22：30，墙壁插座开启时间为白天6：00-8：00。

远程一键控制各电路的开关。如雷雨天气关闭所有电路，阴天开启灯光等。

条件触发控制。如遇有烟雾报警，马上关闭该寝室或楼层的墙壁插座电路。

单独控制。如某寝室有特殊情况，在所有宿舍都按照预制的电力方案运行的时候，单独让某个寝室的照明、墙壁插座、风扇单独或全部运行或关闭。

宿舍管理员可以通过手机、平板、或电脑远程控制灯光及插座。

3.2.2 安全防护功能

采用能耗监控的智能设备，可检测用电回路的电器设备功率，当学生有使用大功率设备时，系统及时告警并自动切断用电回路，防止事故发生。

采用烟雾感应器布防，当宿舍内发生烟火警情时，及时告警通知相关工作人员，必要时可设定自动切断本宿舍用电回路，防止二次隐患发生。

采用红外感应器布防，当学生不在宿舍时（上课或放假时）若有人侵入该宿舍，则系统发生告警信号通知相关工作人员，使事件还处进行时，第一时间就可控制住，防止财产损失。

宿舍管理员可以通过手机、平板、电脑接收告警信息。

3.2.3 实时信息采集功能

（1）环境信息采集。监测宿舍环境的温度情况，由温度情况提供智能控制的基础。